지난 6월 중국이 창정(長征)9호라는 초대형 우주 발사체를 개발하고 있단 사실이 알려졌는데요. 중국 정부는 창정9호를 우주 궤도상에 올린 후 태양광 발전소로 활용할 것이며, 빠르면 2022년부터 소규모 태양광 발전소를 가동할 계획이라는데요. 공상과학(SF) 영화에서나 보던 ‘우주 태양광 발전소’가 현실로 성큼 다가왔습니다.

우주 태양광 발전소가 뭐야? ☀️

태양광 패널을 단 인공위성이 생산한 전기를 지구로 보낸다는 것! 러시아 로켓 과학자가 1920년에 처음 내놓은 아이디어였는데요. 우주 내 태양 에너지가 지상의 태양광 발전량을 압도한다는 이점 때문에 각국이 개발 중이라고. 우주에서는 1㎡ 당 1,300W이지만 대기를 통과한 후 지상에 도달한 태양에너지는 단지 300W이라는 사실. 우주 태양광 발전소의 장단점을 묻는다면.

• 장점 👍: 날씨와 상관없이 24시간 내내 전력 생산 가능, 대기층이 없기에 지상보다 최대 약 10배 많은 전력 생산이 가능하고, 전기 이동이 자유로워 전기가 필요한 지역에 빠르게 송전 가능.
• 단점 👎: 막대한 투자 비용 부담, 우주 쓰레기 노출 위험 등 여러 문제 존재.

우주서 만든 전기를 지구로 보낸다고? 가능해? 😮

오늘날 눈부신 기술 발전 덕에 가능해졌는데요. 우주에서 생산한 전기를 크게 레이저빔이나 마이크로파로 전환해 지구로 전송하면, 지상에 있는 거대한 안테나가 이를 받아 전력으로 바꾼다는 계획! 각각의 기술을 좀 더 설명하면.

• 레이저 송전 기술 🛰️: 태양광을 흡수하는 ‘크롬’과 태양광을 레이저광으로 변환하는 ‘네오짐’을 세라믹 재료에 고밀도로 주입하면 레이저로 변환되는데요. 이를 지상에 송전하는 것.
• 마이크로파 송전 기술🛰️: 전기를 마이크로파인 전파 형태로 바꾸어 지표면에 쏘는 방식인데요. 지상에 설치된 안테나가 전파를 수신한 후 다시 전력으로 바꾼다고. 대기권의 방해를 받지 않아 지상에 전력을 효율적으로 전달이 가능한데요. 지난해 미국에서 전기를 마이크로파 변환에 성공했단 소식이 들려왔단 것.

우주 강국들은 이미 앞다퉈 경쟁 중인 상황! 🚀

유럽, 미국, 러시아, 중국 등 우주 강국들은 이미 기초 연구와 개념 설계, 사업 실현을 위한 구체적인 방안까지 발표했는데요. 우주 태양광 발전을 선도하고 있는 3곳만 소개한다면.

• 유럽연합 🇪🇺: 22개국이 참여 중인 유럽 우주국(ESA)은 ‘빔드 파워(Beamed Power)’ 프로젝트를 추진 중인데요. 5개 위성이 10GW 전력을 레이저빔으로 변환해 지구로 보낸다는 계획!
• 일본 🇯🇵: 우주항공연구개발기구(JAXA) 주관으로 기술을 개발 중인데요. 10~100MW급 전력 생산이 가능한 태양광 발전 위성을 순차적으로 발사하고, 2030년 경부터 1GW급 우주 태양광 발전소 상업 운전을 시작할 계획이라고. 여기서 1GW는 원자력 발전소 1기의 전력생산량과 맞먹어!
• 미국 🇺🇸: 항공우주국(NASA) 주도로 계속 개발 중인데요. 국제우주정거장(ISS)에서 에너지 전송 시험을 시험한 바 있고, 민간 기업과 협력해 개발에 적극적으로 나서고 있는 중입니다. PG&E란 에너지 기업은 오는 2025년까지 궤도상에 위성을 올려 200MW급 전력을 생산할 예정이라고.

+ 우리나라를 묻는다면 🇰🇷
한국항공우주연구원 2029년까지 2대의 소형 태양광 발전 위성을 발사할 계획이래요. 먼저 이 위성을 통해 전력 생산량과 전력 전송 기술을 점검한다고.